书城科普仰望深邃
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第12章 星路历程(1)

银河系只是調中的一个宇宙岛,太阳系则是附属这个宇宙岛的一处礁石,太阳、地球、月亮不过是几块石子几朵浪花。在茫茫太空,无论是岛、礁石,还是石子、浪花,都缓慢地走在生老病死的旅途中。

关于恒星,一直有两个必须回答的极重要的问题困扰着天文学家:星在哪里?星是什么?经过数百年的努力,这两个问题的答案才渐渐明朗了:恒星一律是由气体的引力而建立起来的庞大的热核反应器;恒星在太空中排列成难以想像的极其浩大纷繁的体系,叫作星系,它是宇宙的基本单位,亦即星的一种极大、超级兵团式集群。

太阳以及肉眼可以见到的7000颗星,不过是太空中无数星系中一个星系银河系中的小小不言的几个成员而已。人类身处银河系飞速旋转的巨轮里,所见的也只是较靠近地球的各部分,这些部分组成一条既是闪耀的又是朦胧的星带包围着地球,横跨并环绕而过两半球的天空,是为人类眼中永远是谜一样的不可捉摸的天。

其实当我们一旦认识到有无数的星系在太空中疾飞,彼此之间拉开了距离,其形式往往是扁平的圆盘状构成物时,便会不无遗憾地明白银河系只是星海中的一个宇宙岛,太阳系则是附属这个宇宙岛的一处礁石,太阳、地球、月亮不过是几块石子几朵浪花。

银河系星带在南半球上空的那一段落显得最为厚重,那是银河本身厚达1万?1.5万光年的核心。据说,银河核心是一个明亮的、球茎状的或者说像个老南瓜似的、容有许许多多红色星的庞大区域,被尘云遮蔽着。核心的外面,绕核心转动的是一个星和星原料合成的圆盘,直径长达8万光年,这是个不可思议的大尺度,换算成公里就是77.2亿亿公里。

亲爱的读者,你已经发现了,用人的眼光去看天上,用人世间的距离去丈量星空,那是何等艰难!圆盘内,黑暗的尘埃和气体组成的臂,被无数星星交织的珠光宝气所附丽,长袖善舞一般从核心处向外旋转,旋转出五彩烟火。核心中的许多亮星是红色的,而旋臂上的亮星都为蓝色。在银河系里看太阳,既不发红也不发蓝,闪着温和的黄色光,比起与太阳为邻的最亮的星亮度低310万倍。

太阳只是个五等星。

太阳的位置离银河核心3万光年,也就是说在圆盘半径的3/4远处。

银河系中一个不带尘埃由星和星团组成的球面晕轮,是银河系中的最大者,直径达10万光年。晕轮的亮星,是资深的恒星成员,很可能在银河系诞生时就已经出现了。

这个晕轮的星团差不多就是小型星系,它们包含有数万颗挤得紧紧的亮星,而且不知为什么成为球体状,因而也被称为球状星团。在这些星团之外,晕轮还有几十亿颗个别的星,这些为数众多而又不愿抱团的星似乎连它们各自的倾斜轨道都有放荡不羁之嫌,这些轨道又使它们从四面八方向上斜出银河系大圆盘。它们从不在与太阳平行的弧形轨道上运行,而是贴近圆盘朝下或向上以每秒80—320公里的速度猛冲,穿过圆盘而从另一面飞将出去。天上也有我行我素者。

大自然不是精神,但是它有精神,表现于自然的丰富形态中。(魏茨泽克语)

恒星天文学直到18世纪才开始发展起来,天文学家企图“梳理星空”的宏想未有一日停止过,宇宙却总是让人从心灵深处经受着这样的震撼:当人类和科学越是以为已经深入的时候,却越发显示出了自己的肤浅。

恒星的名目之多,已经使我们不知所措了,比如:双星、变星、新星、超新星、耀星、白矮星、脉冲星、中子星、黑洞,以及星团、星云等等。有必要说明的是,我们不知道这些星星本来叫什么名字,或者有没有名字,这些名字是人加给它们的,为了叙述的方便笔者也不得不借用,但我相信这对宇宙、星空而言绝对无关紧要。

为了人的需要,宇宙正在被人为地复杂或者简单化。

宇宙就是宇宙。

宇宙除了宇宙之外什么也不是,因而一切都是宇宙,一切都不是字宙。

宇宙永远敞开着一个真理:所有已经发生的事物都走在由生到死的路上。对于众星而言,则是以各自的方式燃烧,直到耗尽能源为止。

不要仅仅以是否明亮来判断一颗星的方方面面,比如参宿七星质量比太阳大20倍,亮5万倍,而寿命则短10万倍。白矮星看来是快要死亡的星,而其余非正常星多半极不稳定,膨胀到了已显示出其未来不稳定的不祥之兆,天文学家认为这些非正常星已进入老年病阶段。

原来就连星星也离不开生、老、病、死。

说一颗星的故事开始于它的诞生之日是不确切的,更漫长迷离的故事包孕在没有星星星阁肋程时的尘埃、气体与黑暗中。

然后,就颇有模仿及雷同的意味了;如前文已写到的太阳的生成一样,尘埃气体翻腾成高密度团块的一堆堆气体云,在环绕云内一个或一个以上的引力中心开始收缩。于是,星星出矣。

接下来的推断几乎是千篇一律的:一个原恒星收缩时,它的中心区域变热,随着核心原子的更紧密挤压,核聚变愈来愈频繁,最后这些原子所产生的向外推的能,足以抵消这颗星的往内拉的引力。

也就在这时候,动荡不安成为过去,这颗星、这样的星便进入了成熟稳定的状态。

但,所谓的稳定总是暂时的。

一颗星燃烧掉它自身的1撕的氢时,便会遭遇到一次危机。危机总是来自核心,累积的灰层累聚,核心开始混乱,混乱升温,很快这颗星与生俱有的热核燃料在一次能的大量倾泻中消耗殆尽了。核心总是火热的,也总是混乱的。

于是,这颗星整个都在膨胀,亮度也会骤然增加,如果它的质量很大,会变成红色超巨星;如果它与太阳差不多大小,会成为红色或橙色巨星;如果它的质貴比太阳小得多,那它可能是尚未命名的未来的恒星类的星,但会比原先更红、更亮、更大。

读者已经看见了,星海天宇中某一天体的突然变大、变红、变亮,甚至成为巨星、超巨星,都只是说明它们的穷途末路开始了。

有时一个白矮星突然发亮,比原来的亮度增强几百倍至几百万倍,这种小恒星爆发,天文学上称之为“新星”。但,这并不是真的新的恒星,而是观星者在不了解真相情况下的先入之见。当人们再把天文学上的“新星”、“明星”等词语移植到人间万象中时,同样并不了解其真正的含义。

其实,新星异乎寻常地闪烁光芒时,便是一个自身危急的信号了。此后便逐渐停止发光,并开始冷却,从白色而黄色而红色,直到死亡的星体与外层空间一样冰冷为止。

然而,上述种种还不是质置超过“1.44太阳质董”的恒星的最终结局。“1.44太阳质量”就是所谓“钱德拉塞卡极限”,即所有白矮星的质量必须小于1.44个太阳质鼉临界值。这是以计算出该数字的美籍印度天文学家的名字命名的。可是,那些较重的恒星在形成之初,最轻的与太阳一样,最重的约为太阳的40倍。倘若这些恒星的自转速度很快,其中有一些可能会在极其漫长的快速自转过程中减少自己的体积,不时将某些物质抛入太空。即便如此,一个10倍或更多倍于太阳的恒星,很可能永远不会失去那么多的质量而使自己落入“钱德拉塞卡极限”,相反,它将不受任何限制以更加戏剧化的方式走向末路。

当一颗质量相当大的恒星收缩时,被高温激荡的原子核在几分之一秒内涌出大量的微小粒子,质子与电子组成另一些中子,一个无比紧密的新的核心突然出现。新核心是由中子堆积而成的,体积不大,不足以支持恒星的各个层次,然后便发生塌陷,并在塌陷时放出热量,一连串的恒星内层的膨胀与外层的塌陷猛烈相撞,其释放的能量规模之大无与伦比这一恒星的较外层次以相当于亿万吨级炸药的力量炸开了!爆发时抛出的大量物质会形成弥漫的星云。

位于金牛座的“蟹状星云”就是一颗恒星爆发后的残骸,从太空拍摄的这一星云的&;片上可以看到这是一团极大的膨胀中的云,由剧烈骚动的气体构成。但这残骸至少在人看来是十分美丽的,它因本身发光的氢和氮的细丝呈现橘红色,星云内部由磁场中的自由电子照明。1054年7月4日,当该星云初见于天空时,发出极亮的光,观星者以为天上又出现了一颗极大的新星,但不知是祸是福。两年后开始减弱、消退,人只要看不见,星就被忘掉了。1731年,天文学家开始用望远镜寻找、观察这一星云,并认定这是大约900年前一次天体灾难的残余碎块。

最后证实这个星云并加以认定的是中国古代的天文记录。

《宋史》谓:“宋至和元年五月乙丑客星出天关东南,可数寸,岁余稍没。”这里所说的“天关”即金牛座。《宋会要》称:“至和元年,伏睹客星出见,其星上微有光彩,黄色。”《宋会要辑稿》所录要更为详明广至和元年五月,展出东方,守天关昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”1928年,美国著名天文学家哈勃指出,“蟹状星云”就是中国古籍所记载的芒角四出的“客星”爆发后的遗迹,国际上据此也称之为“中国新星”。

这样的蔚为奇观,是为“超新星爆发”。

超新星回光返照的亮度,相当于几亿个太阳的亮度。

关于蟹状星云的故事也许永远不会完结。1968年,射电望远镜第一次接收到直接由蟹状星云射来的脉冲信号,并且以每秒30次的速度重复出现。据此,美国亚利桑那州的两个大学生凭着预感,把光学望远镜对准了蟹状星云,发现一颗奇异的星正按着脉冲信号的频率闪光。

这是一颗旋转中子星。

在大恒星爆发之后出现的中子星继承了大部分物质,但体积很小,密度便相应地达到每立方厘米5500万吨之巨。如果照这样的密度压缩我们的地球,地球直径便只有180米,那是真正意义上的一个地球小村落了。质量如此之密,外层如此之热,因而当一个中子星的自转轴向和地球处于适当方位时,中子星就如同灯塔之顶的旋转灯光,每自转一次就以自己的光对地球横扫一次。

有刚刚新生的光,也有正在消散的光。中子星也许还不是星之历程的必然的最后一步。多数天文学家相信,一颗质量比太阳大10倍的星星其风烛残年如霍金所言: